KR20230030380A - 산재되어 다수 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템 및 방법 - Google Patents

산재되어 다수 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산재 설치되어 있고, 금속 외함으로 패쇄 설치된 전력설비를 진단할 수 있는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템을 개시한다.
본 발명의 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템은 산재 설비되어
있거나 접근이 어렵거나 개폐가 자유롭지 못한 전력설비 내부에 설치되고 무선 수신 단말기는 설비관리자가 휴대하거나 차량에 탑재한다. 포터블 또는 핸드헬드형 장비를 이용해 전력설비 개방 없이 진단하고자 하는 경우에 부분방전 측정만 가능하지만, 설비의 함체가 금속이어서 전자파 차폐되어 전송되지 못하는 문제점은 무선 송신 단말기와 안테나로 공중파 전송하며, 설비관리자가 무선 단말기를 접근시킬 때 내장된 하나이상의 센서 정보가 데이터가 받아지도록 하였으며, 전력설비 내부에 센서를 포함한 디바이스를 설치 운용 할 때의 애로점인
전원공급은 전력 설비 접지전류를 이용한 에너지 하베스터 기술을 이용한 에너미 변환장치가 설치된다. 무선으로 수신한 데이터는 설비 관리자의 상태 판정 비교 기준 값으로 활용하고, 중앙관제서버에도 올려 빅데이터 관리할 수 있으며, 향후 AI 분석 또는 자산관리 데이터로 활용할 수 있는 무선 수신 단말기가 포함한다.

Description

산재되어 다수 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템 및 방법{System and method for providing diagnostic information on the status of scattered and installed power facilities}
본 발명은 산재되어 다수 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력설비가 산재 설치되어 있고, 안전상 내부 개방이 어려운 설비를 보다 용이하게 진단 할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력설비는 생활 속에서도 산업 분야에 있어서도 필수 불가결하며, 전기에너지를 공급하기 위한 전력설비는 어디에나 있을 수 밖에 없다. 그 중에서도 고압, 특고압 설비는 보다 더 고도화 된 운용기술을 요구하고 안정적이어야 하지만 운전위험성이 크고, 설비 고장 시 파급되는 정전범위도 넓다.
그러한 이유로 예방진단은 전문화되고 상시 점검이 용이하여야 설비 건전성이 유지된다.
그럼에도 산재되어 설치되어 있고, 접근이 어렵거나 안전을 위해 금속 외함으로 밀폐된 전력설비를 일일이 열어서 상시 진단하기에는 인력 부족과 안전상 위험을 배제하기는 어렵다.
따라서, 본 발명은 전력설비 진단의 효율은 높이면서 무선진단으로 안전을 확보하고, 누적된 진단 결과 데이터는 트랜드 데이터로 활용하고, 빅데이터로 쌓아나가 더욱 고도화 되고 과학화된 진단결과를 얻기 위한 방법이다.
한편, 최근 IoT기술을 이용한 전력설비 여러 가지 진단 방법 중 진단 결과의 무선 송출 방식이 대두되고 있는 추세이다. 이러한 무선진단 방법은 한국 등록특허 제 10-1647423호 제 10-1017903호 등에 개시되어 있다.
그러나, 전력설비의 무선진단이 활성화되지 못하고 있는 것은 공공 전력설비의
보안 유지를 위해 무선데이터 접근이 제한적인 이유도 있고, IoT 센서를 설비내부에 장착했을 때 설비의 금속 외함이 전자파 차폐되어 공중파로 전달되기도
어렵다는 점을 해소하기 위한 방법의 제시가 부족하다.
특히, 선행특허에서는 네트워크를 통해 측정장치 또는 작업자 단말기로 부터 측정데이터를 수신 받도록 되어 있으나, 네트워크 구성에 대해 구체성이 부족하고 ,설비 진단을 위해 초음파 센서 한가지로 한정하거나 또는 해당 건 일실시예에서처럼 초음파진단장비, 광학장비, 사진기, 동영상촬영기, 열화상촬영기 중 적어 두 가지 이상을 사용한 측정장치로 국한하는 것은 아쉬운 점이다.
특허문건 001: 대한민국 등록 특허 제 10-1647423 (2015.12.30.) 특허문건 002: 대한민국 등록 특허 제 10-1017903 (2011.02.21.)
본 발명은 산재 설치되어 있고, 금속 외함으로 패쇄 설치된 전력설비 진단을 보다 용이하게 하기 위해서 안출된 것으로, 설비내부에 센서를 설치하여 설비상태를 진단하고, 진단한 결과는, 보안 처리된 근거리 공중파로 송출하기 위한 무선신호로 변환하여 송신 안테나로 신호를 방사하고, 전력설비 관리자는 정기 또는 비정기적으로 순회하며 방사된 진단 결과를 수신하여 전력설비의 건전성을 확인하며, 취득한 설비내부 정보는 중앙관제서버로도 올려 트랜드 관리하는 데 그 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태정보 제공 시스템은, 전력설비에 설치되며,
상기 전력설비 내부에 설치한 센서를 이용하여 상기 원거리 산재 설치된 전력 설비의 상태를 진단한 센서 정보중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 생성하고,
무선 수신 단말기가 설정한 통신 에너지 범위 이내의 거리에 도달 했을 때 무선송신 단말기가 데이터를 전파하는 기능이 있는 전력설비 상태 진단부; 상기 전력설비 상태 진단부;로 부터 전력설비의 상태 정보를 감지하였으나 그 신호 크기가 작고, 상기 전력설비가 금속성 설비 외함 전자파 차폐되어 외부로 송출이 어려움 점을 해소하기 위한 외부 도출형 무선송신 단말기;를 포함 할 수 있다.
또한, 상기 전력설비 상태정보 제공 시스템에 설치되며, 전력설비 상태정보 제공 시스템에 필요한 전원을 전력설비의 접지선에 흐르는 전류로 부터 취득하여 필요에너지로 변환하고 접지선 전류의 크기 또는 흐름 전류의 있고, 없음으로 전력설비의 운전여부를 판단하거나 또는 운전 중 급격히 큰 접지전류가 흘렀을 때 고장전류의 종류를 분석하는 에너지 변환장치;를 포함 할 수 있다.
또한, 상기 전력설비 상태정보 제공 시스템의 무선송신 단말기;로부터 상기 진단된 증폭되고 보안 처리된 신호를 수신 받는 무선 수신 단말기;는 설비관리자가 휴대하거나 또는, 설비관리 순회차량에 탑재하거나 사용자 필요장소에 설치 할 수 있으며, 필요시 전력설비 진단부;에 진단 설정 값 제어부;의 진단 설정 값을 무선 일괄 설정 변경 또는 별도 무선 제어 할 수 있으며, 미리 설정한 무선 수신 단말기;를 네트워크에 연계된 전력설비에 근접시키므로써 변경 설정값이 활성화 되고, 설정결과는 다시 무선 수신 단말기;로 피그백 된다. 또한 상기 무선 송신 단말기;로 부터 수신 받은 진단 데이터를 필요시 중앙관제 센터 서버로 전송하는 적어도 하나 이상의 전력설비 상태정보를 포함하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템을 포함 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 방법은,
(a) 산재 설치된 전력설비의 상태를 센서를 이용하여 진단한 결과중 적어도 하나를 설비 상태정보로 검출하여 무선송신 단말기로 보내는 단계;
(b) 무선 송신 단말기가 상기 설비상태 정보를 보안 처리된 무선신호로 변환하고 증폭하여 안테나로 통해 공중파로 전송하는 단계; 및
(c) 무선 수신 단말기는 상기 무선 송신 단말기로부터 수신 받은 전력 설비 정보를 분류 저장하여 분석 데이터로 활용할 수 있도록 저장하며, 변경 설정 값을 전력설비 상태 진단부;로 보내 무선설정 하고, 정보 저장된 데이터는 중앙관제 서버로 올리는 단계; 를 포함 하는 방법.
본 발명의 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 전력설비의 상태진단 정보를 설비를 일일이 열어 진단장비로 진단하지 않아도 되어 전력설비를 안정적으로 운용할 수 있는 정보제공이 용이하다. 구체적으로는 운전중 함체내부의 온·습도나 적외선 등을 외부에서 진단장비를 활용해서 측정하기 어렵고, 부분방전 신호의 경우에도 전력설비 함체가
금속으로 되어 전자파 차폐되므로 고장 직전의 큰 에너지 발생이 아니면 외부에서 전력설비의 건전성을 진단 하기는 어려웠으나, 내부에 센서를 설치하여 측정 한 후 디지털 값은 변조하고 부분방전 신호는 증폭하여 외부로 도출된 안테나를 통해 공중파로 전송이 가능하다.
둘째, 산재 설치되어 있는 전력설비의 경우에 설비 관리자가 휴대하거나 차량
에 탑재하여 전력설비 근처로 지나가기만 해도 설비 내부정보를 취득할 수 있어 설비상태를 단시간에 알 수 있어 설비 예방 진단에 크게 기여할 수 있다.
셋째, 전력설비의 상태 정보는 보안 처리된 무선 데이터로 전송하여 설비보유자의 설비 내부 정보 노출 문제를 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템을 개략적으로 나타낸 네트워크 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템의 진단 결과를 설비관리자 또는 설비관리 순회차량에 탑재한 무선 수신 단말기가 수신하여 처리 하는 블록도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
이하에서 설명되는 실시예는 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기에 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 이해하여야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시는 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템을 개략적으로 나타낸 네트워크 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 산재되어 다수 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템은 전력설비 진단장치부(100), 무선 송신 단말부(200), 무선수신 단말기(300), 중앙관제서버(400), 에너지변환장치(500)을 포함 할 수 있다.
전력설비 진단장치부(100)는 전력설비 내부에 설치되어 각각의 고유한 설비로 인식 할 수 있는 정보를 가지며, 전력설비 상태를 실시간으로 진단하고, 무선 송신 단말부(200)로 전송한다. 여기서 전력설비 내부 상태 정보는, 온,습도 정보 방전신호 정보, 가스 검출정보, 운전정보, 설비내부 촬영 영상정보 중 적어도 하나 이상을 포함하고, 무선 수신 단말기가 설정한 통신 에너지 범위 이내의 거리에 도달 했을 때 인식할 수 있으며, 무선송신 단말기가 데이터를 전파하게 하는 기능을 포함한다.
입출력 정합부(102)는 센서 또는 카메라에서 취득된 아나로그 신호를 디지털신호로 변환하여, MPU(103)으로 보내어져 진단된 디지탈 신호를 제어하거나 연산하고, 저장한다. RTC(104)는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템에 실시간 정보를 제공하고 또한 보조기억장치(105)를 가진다.
무선 송신 단말부(200)는 전력설비 내부에 고정 설치되고, 안테나(203)만 전력설비 외함으로 도출되게 설치되며, 전력설비 진단장치부(100)의 진단 센서 진단 결과중 하나 이상의 결과가 MPU(103)에서 저장된 데이터를 무선신호로 변환하고 디지털 정보는 변조하여 무선변환부로 신호를 보내는 기능과 무선 수신 단말기의 설정 값 정보를 받아 제어되는 기능과 무선신호 변환부(201)와 그 신호를 증폭하는 증폭부(202) 및 공중파로 전송하기 위한 송신안테나(203)로 구성된다.
무선수신 단말기(300)는 설비관리자가 휴대하거나 설비관리 순회차량에 탑재할 수도 있다. 무선 송신 단말부(200)로부터 수신 받는 공중파는 무선수신부(301),에서 수신되고, 사용자가 원하는 데이터 표시방법으로 내부정보 저장장치(302)에
저장되고 보여진다. 전력설비 상태진단 값의 설정을 변경하고자 할 경우에는 진단 설정 값 제어부(303)에서 내부 정보 저장장치(302) 또는 중앙관제서버(400)에 관리되는 모든 전력설비의 전력 설비 진단 장치부(100)으로 무선 전송하여 일괄 또는 개별 설정할 수 있다.
또한 내부정보 저장장치(302)에 실시간 또는 미리 저장된 데이터는 무선중계부
(304)를 거쳐 중앙관제서버(400)으로 송신할 수 있다.
다만, 무선 수신 단말기의 내부 저장장치(302) 및 진단 설정값 제어부(303), 무선중계부(304)는 데스크탑 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터 또는 전용으로 제작된 컴퓨터일 수 있다.
중앙관제서버(400)는 무선수신 단말기(300)로부터 전송 받은 정보를 바탕으로
전체 전력설비 상태를 실시간 관리하는 시스템이다. 특히, 본 실시예에서 중앙관제 서버(400)는 무선수신 단말기(300) 로부터 실시간 보내오는 전력설비 내부정보를 수신하고, 미리 입력된 설비 기본 정보와 전용 알고리즘을 바탕으로 설비 상태 평가를 위한 판단기준을 제시하거나 유의미한 진단 결과에 대해 고장예측 자료 정보를 무선수신 단말기가 정보를 올릴 때 마다 제시 할 수 있다.
에너지변환장치(500)는 산재 설치된 전력설비에는 본 발명의 용도 또는 별도 필요시 제공 받을 수 있는 전원이 없거나 전력설비는 반드시 설비의 외함이나 중성선에 연결된 접지선에 접지전류가 흐른다는데 착안한 것으로 그 접지전류를 정류하여 에너지원으로 하는 에너지 변환장치이며, 적정전압으로 변환하여 전원장치(501)에 공급되고, 잉여 전력은 보조전원장치(502)에 축적한다.
100 : 전력설비 상태진단부
101 : 센서부
102 : 입출력 정합부(ADC)
103 : MPU
104 : RTC
105 : 보조기억장치
200 : 무선송신 단말기
201 : 무선신호 변환부
202 : 증폭부
203 : 안테나(송신)
300 : 무선수신 단말기
301 : 무선수신부
302 : 전력설비 내부정보 저장장치
303 : 진단 설정 값 제어부
304 : 무선중계부
400 : 중앙관제 서버
500 : 에너지 변환장치
501 : 전원장치
502 : 보조전원장치

Claims (10)

  1. 산재되어 다수 설치된 전력설비 상태정보 제공 시스템에 설치되며,
    센서를 이용하여 상기 원거리 산재되어 전력 설비의 상태를 진단한 센서 취득정보중 적어도 하나를 포함하고 또한 진단 데이터를 포함하는 설비정보를 생성하는 전력설비 상태진단 부.

    상기 전력설비 상태 진단 부; 로 부터 전력설비의 상태 정보를 감지하였으나 그 신호 크기가 약하고, 상기 전력설비가 금속성 설비 외함으로 되어 외부로 송출이 어려움 점을 해소하기 위한 외부 도출 설치형 안테나를 포함하는 무선송신 단말기;

    상기 전력설비 상태정보 제공 시스템에 설치되며,
    전력설비 상태정보 제공 시스템에 필요한 전원을 전력설비의 접지선에 흐르는 전류로 부터 취득하여 필요전원 에너지로 변환하는 에너지 변환장치;
  2. 상기 전력설비 상태정보 제공 시스템의 무선송신 단말기;로 부터
    상기 진단된 증폭된 신호를 수신 받는 무선 수신 단말기;는
    설비관리자가 휴대하거나 또는 설비관리 순회차량에 탑재하거나 사용자 필요장소에 설치 할 수 있으며, 상기 무선 송신 단말기; 로 부터 수신 받은 진단 데이터를 필요시 중앙관제 센터 서버로 전송하는 적어도 하나 이상의 전력설비 상태정보를 포함하는 산재 설치된 다수 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력설비 상태 진단정보는,
    상기 설비의 온, 습도상태, 부분방전 정보, 가스발생 상태 중 적어도 하나를 포함하고, 운전정보 중 영상, 설비 부하상태중 적어도 하나를 포함하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    무선송신 단말기는
    전력설비 상태 진단부의 진단결과를 공중파로 송출하기 위해 신호로 변환하기 위한 무선 신호 변환부와 변환된 신호는 보안 처리한 증폭부; 를 포함하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    에너지 변환장치; 는 각각의 전력설비 상태정보 제공 시스템에 설치되고,
    전력설비 상태정보 제공 시스템 운전을 위한 필요 전원을 공급하기 위한 것으로, 전력설비의 접지선에 흐르는 전류를 정류하여 전원장치;를 거쳐 직류전원으로 전환하여 시스템 전원으로 사용하고, 동시에 잉여 전력은 보조 전원장치; 에 상시 저장하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    무선수신 단말기; 는
    상기 전력설비 상태 진단부와 무선 송신 단말기; 부터 수신되어진 설비내부 정보를 수신 받는 무선 수신부; 와 수신 받은 진단 데이터를 사용자가 지정한 형식의 무선데이터로 저장하고, 분석정보를 제공하는 전력설비 내부 정보 저장장치; 를 포함하고 상시 중앙 관제 서버와 데이터 연계되고 필요 시 연결되어 취득된 정보를 전송할 수 있는 기능이 포함되는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    무선 수신 단말기; 는 전력설비 상태진단부의 진단 설정 값을 무선으로 일괄설정 또는 양방향 또는 지정한 전력설비를 별도 무선 제어 할 수 있는 기능을 포함하는 진단 설정 값 제어부; 를 특징으로 하고 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  8. 제 4 항에 있어서,
    수신 송신 단말기; 는 설정한 거리 안에 무선 수신 단말기 또는 무선 수신 단말기가 탑재된 설비관리 순회차량이 근접했을 때 보안 변조 처리된 송신 신호를 송출하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  9. 제 5 항에 있어서,
    에너지 변환장치; 는 전력설비 접지선에 흐르는 전류가 있고, 없음에 따라 전력설비의 운전여부를 판단하고, 정상 운전 시 보다 급격하게 큰 전류가 흘렀을 때는 원인을 분석하기 위한 전류데이터 유, 무를 제공하는 기능을 포함하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 시스템.
  10. (a) 산재 설치된 전력설비의 상태를 센서로 이용해 이용하여 진단한 결과중 적어도 하나를 설비 상태정보로 검출하여 무선송신 단말기로 보내는 단계;
    (b) 무선 송신 단말기가 상기 설비상태 정보를 무선신호 변환하고 보안 처리하고, 증폭한 후 안테나로 통해 공중파로 전송하는 단계; 및
    (c) 무선 수신 단말기는 상기 무선 송신 단말기로부터 수신 받은 전력 설비 정보를 분류 저장하여 분석 데이터로 활용할 수 있도록 저장하며, 저장된 데이터는 중앙관제 서버로 올리는 단계;를 포함하는 산재 설치된 전력설비 상태 진단정보 제공 방법.
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